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  • 8.8 m超大采高综采工作面支架选型应用及顶板管理研究2020年第7期

    作者:冀宏波 李玉福

    单位:(国家能源集团神东煤炭集团上湾煤矿,内蒙古自治区鄂尔多斯市,017209)

    摘 要 针对8.8 m超大采高综采工作面开采强度高、顶板活动剧烈、管理难度大的问题,基于上湾煤矿12402综采工作面的顶板管理技术,对工作面矿压规律进行预测、对工作面支架的选型以及现场顶板安全管理体系进行了阐述分析。结果表明,采用类比法预测工作面回采矿压参数和规律能够满足超大采高工作面应用所需;强制放顶、擦顶移架法、超前拉架法等常规工艺在8.8 m超大采高情况下仍然有效,施工中形成的顶板安全管理体系保障了超大采高工作面的安全高效生产。

    关键词 8.8 m超大采高工作面 综采工作面 顶板管理 顶板安全 矿压规律预测

  • 加载速率影响下裂隙细砂岩力学特性试验研究2020年第7期

    作者:于利强1,2 邓 亮2 回新冬2 曹志国1 周保精1

    单位:(1.国家能源集团煤炭开采水资源保护与利用国家重点实验室,北京市昌平区,102211;2.中国矿业大学煤炭资源与安全开采国家重点实验室,江苏省徐州市,221116)

    摘 要 天然岩石含多种原生缺陷,受工程扰动影响易促使载荷速率发生变化,为确保岩体工程的稳定性,需对加载速率及裂隙影响下的岩石力学特性进行研究。以均质细砂岩试样为研究对象,试样中央预制0°~90°贯通裂隙,通过单轴压缩试验和声发射试验研究加载速率影响下的裂隙砂岩力学性质变化规律。结果表明:相同裂隙倾角下,试样的抗压强度、峰值应变以及弹性模量均与加载速率呈正相关关系;加载速率对岩石力学性质的强化效应具有区间性,低数量级时加载速率的作用程度明显高于高数量级时。砂岩试样的力学性质受控于裂隙倾角α,随着α的增加,试样峰值强度先增加后减小,并在α=15°时达到最低值。声发射计数特征能够准确反映砂岩试样的破坏过程,岩石加载过程中,声发射计数经历“剧烈-平静-剧烈”的过程,且随着加载速率的增加,加载前期尤其是峰值强度前记录到的明显声发射事件数降低。

    关键词 加载速率 裂隙倾角 单轴压缩 力学性质 声发射

  • 大变形巷道组合锚索支护力学模型及应用2020年第7期

    作者:王治文1 陆银龙2 吴秉臻2

    单位:(1. 山西煤炭进出口集团左云韩家洼煤业有限公司,山西省大同市,032000;2. 中国矿业大学深部岩土力学与地下工程国家重点实验室,江苏省徐州市,221116)

    摘 要 运用材料力学、弹性力学等理论,建立了单体锚索支护和组合锚索支护两种不同锚索支护方式作用下巷道顶板固支梁力学模型,研究了两种支护方式下巷道顶板的受力状态与挠度特征,结果表明:与单体锚索支护相比,组合锚索支护时巷道顶板的固支端及顶板中部的弯矩显著降低,顶板的挠度明显减小。在此基础上,在山西韩家洼矿22206工作面运输巷开展了现场组合锚索支护试验,现场矿压监测结果表明:组合锚索支护形式下的巷道顶板下沉量和顶板离层值较单体锚索支护分别降低了53.8%和56.3%,巷道顶板支护状况得到很大的改善,取得良好的支护效果。

    关键词 复杂巷道 单体锚索 组合锚索 力学机理

  • 金谷煤矿沿空留巷技术研究2020年第6期

    作者:赵志超

    单位:(冀中能源邢台矿业集团有限责任公司技术部,河北省邢台市,054000)

    摘 要 针对金谷煤矿10901工作面沿空留巷浅埋煤层、复合顶板的地质条件,结合超前预裂爆破与密集支护技术,设计了2种不同形式的爆破参数,并提出了以锚梁网索作为巷道基本支护,单体支柱+π型铰接顶梁+工字钢护帮腿作为组合支护体系的围岩控制技术。根据矿压观测结果表明,在一次采动影响下,沿空留巷顶底板及两帮移近量能够保持在可控范围内,并逐渐趋于稳定,实现了金谷煤矿首个沿空留巷的成功实施。

    关键词 沿空留巷 预裂爆破 组合支护 矿压观测

  • 8.8 m超大采高综采面回采巷道合理支护参数研究2020年第6期

    作者:贾士耀

    单位:(神东煤炭集团生产管理部,陕西省榆林市,719315)

    摘 要 神东煤炭集团上湾煤矿12401综采工作面为全国首个8.8 m超大采高综采工作面,为满足采掘、运输和通风需求,该工作面回采巷道需要相对较大的设计尺寸。为确保该综采工作面安全回采试验,采用工程类比、理论计算、数值模拟和现场监测等综合研究手段,确定了超大采高综采工作面回采巷道支护方式为“锚网索带”联合支护,并确定了关键支护参数。通过数值模拟和现场实测,结果表明围岩变形量均小于10 mm,支护效果良好,验证了回采巷道支护参数的合理性。

    关键词 8.8 m超大采高综采面 支护设计 围岩变形量 工程类比 理论计算 数值模拟 现场监测

  • 复合顶板回风巷切顶卸压控制技术研究2020年第6期

    作者:王从才1 胡鑫印2 孙秋荣1 张晓琴3

    单位:(1.江苏建筑职业技术学院,江苏省徐州市,221116;2.昆山市建设工程质量检测中心,江苏省苏州市,215337;3.徐州宝丰特钢有限责任公司,江苏省徐州市,221137)

    摘 要 为研究复合顶板条件下采煤面巷道切顶卸压控制技术,以南梁矿30104采煤面回风巷为研究背景,综合运用理论分析、数值模拟和现场实测的方式,对巷道围岩控制情况进行了探究。研究结果显示:切顶卸压沿空成巷方式能够有效解决复合顶板沿空留巷的问题,通过不同切顶参数的数值模拟,确定最优切顶高度为7 m,最优切顶角度为15°,巷道采用“锚杆索+恒阻锚索”支护方式。现场实测结果表明,30104回风巷顶底板移近量稳定在210 mm,巷帮位移维持在180 mm,恒阻锚索受力维持在35 kN,切顶卸压方式对巷道的控制效果显著。

    关键词 切顶卸压 沿空留巷 围岩控制 数值模拟

  • 基于渗水试验的煤岩压裂液静态滤失特征分析2020年第6期

    作者:陈立超1,2 王生维2,3 张典坤2 孟祥凯1

    单位:(1.内蒙古工业大学矿业学院,内蒙古自治区呼和浩特市,010051;2.晋煤集团煤与煤层气共采国家重点实验室,山西省晋城市,048204;3.中国地质大学(武汉)资源学院,湖北省武汉市,430074)

    摘 要 压裂液滤失是制约煤储层压裂造缝效率、诱发储层物性伤害的关键,厘定压裂液静态滤失特征尤其是空间渗滤非均质性对于煤储层压裂液滤失机制深化、降滤失剂材料改进具有实际意义。为此采用大尺寸煤岩试样开展渗水试验研究,查明了清洁、冻胶压裂液在原生结构煤体、碎裂构造煤体中的渗水习性。研究结果表明,静态滤失过程中煤岩压裂液渗水系数和渗透速度受到压裂液体系、驱动压差及煤体结构的综合影响,整体上随着累计渗滤液量的增加均呈现出负幂指数形式的降低,清洁压裂液在原生结构煤体中初滤失现象明显。研究结果还表明,压裂液渗滤侵入原生结构煤岩导致裂缝两侧煤岩封闭性孔隙回弹响应,以及压裂液侵入构造煤岩开放孔隙内的甲烷气体置换效应,是导致煤岩压裂液静态滤失中渗滤驱动压差、渗滤速度降低的关键微观机制。

    关键词 大尺寸煤样 渗水试验 压裂液滤失 渗水系数 滤失微观机制

  • 厚煤层掘进巷道过破碎带超前支护参数优化研究2020年第5期

    作者:梁沙平1 陆银龙2,3 贺梦奇2,3 郭 鹏2,3

    单位:(1.山西煤炭进出口集团左云韩家洼煤业有限公司,山西省大同市,032000;2.中国矿业大学深部岩土力学与地下工程国家重点实验室,江苏省徐州市,221116;3.中国矿业大学力学与土木工程学院,江苏省徐州市,221116)

    摘 要 以山西韩家洼矿22#煤层二采区22205运输巷掘进工作面的具体工程地质条件为背景,运用FLAC3D建立了厚煤层掘进巷道过破碎带超前支护的三维数值计算模型,系统研究不同超前支护参数对破碎区巷道围岩应力分布、变形与破坏特征的影响规律。在此基础上,合理设计与优化了22205厚煤层运输巷过破碎带的超前支护方案与参数,并进行了现场工程实践。现场矿压监测数据表明,采用优化后的超前钢管临时支护方案与参数显著增强了破碎区围岩承载能力,有效控制了破碎区围岩变形的发展,保障了矿井安全高效生产。

    关键词 掘进巷道 破碎带 超前支护参数 数值模拟 厚煤层

  • 熔模铸造弧角型PDC钻头的研究与应用2020年第5期

    作者:田宏杰

    单位:(中煤科工集团西安研究院有限公司,陕西省西安市,710077)

    摘 要 针对在加工弧角型PDC钻头过程中存在的效率低、成本高、衔接工序多等问题,对采用熔模铸造工艺制造弧角型PDC钻头进行了相关研究。研究发现,将熔模铸造技术应用在弧角型PDC钻头的制造上,不但可以使钻头上复杂曲面一次性铸造成型,而且可以大大提升钻头的生产效率,降低钻头制造成本;同时,熔模铸造弧角型PDC钻头还具有良好的力学性能,钻速和钻头寿命均与普通机械加工弧角型PDC钻头相当,能够满足现场应用要求。

    关键词 熔模铸造 弧角型PDC钻头 铸造材料 钻孔施工

  • 巷道高应力区U型钢支护技术研究2020年第5期

    作者:周 营

    单位:(窑街煤电集团天祝煤业有限责任公司,甘肃省武威市,733211)

    摘 要 针对宏阳煤矿巷道高应力区实际地质条件,在原有普通U型钢支护方案的基础上提出U型顶棚加上横梁支护、U型顶棚加上下横梁支护和U型顶棚加上横梁和两侧纵撑支护3种新的支护方案;在有限元软件FLAC3D中建立了数值模拟模型,分别模拟了原有支护方案在内的4种支护方案的巷道围岩位移分布和最大、最小主应力分布等参数,并在巷道两帮布置测点得到巷道两帮位移曲线;分析结果表明:U型顶棚加上横梁和两侧纵撑支护为最优支护方案。在该方案实施期间,矿井巷道的顶板下沉量与两帮移近量大大减小,其中,顶板最大下沉量与两帮最大移近量分别为66 mm和21 mm,围岩稳定性得到有效控制。

    关键词 高应力区 U型钢 围岩稳定性 数值模拟 支护方案

  • 大流量乳化液泵高压填料密封试验研究2020年第4期

    作者:叶 健

    单位:(北京天地玛珂电液控制系统有限公司,北京市朝阳区,100013)

    摘 要煤矿井下乳化液泵经常出现高压填料密封失效的问题,通过高压大流量乳化液泵工业性试验,选用了3种填料密封,介绍了填料密封的结构,分析了填料密封的机理和失效形式,并从填料密封结构所包含的填料箱、填料、柱塞及导向套等直接影响因素阐述了填料密封的使用注意事项和改善措施。

    关键词 乳化液泵 供液系统 填料密封 试验研究

  • 复杂应力区段煤柱合理留设宽度仿真研究2020年第4期

    作者:黄嘉彬1 孙晓元1 王 祎1,2 戴玉笠1,2 冯燕1,3

    单位:(1. 太原科技大学环境与安全学院,山西省太原市,030024; 2.中国矿业大学(北京)应急管理与安全工程学院,北京市海淀区,100083; 3.辽宁工程技术大学安全科学与工程学院,辽宁省阜新市,123000)

    摘 要针对南关煤矿3205运输巷道工作面掘进与支护困难、巷道变形严重且维修频繁的现状,为破解复杂应力情况下煤柱合理留设宽度这一关键性问题,借助FLAC 3D软件进行了应力场与位移场仿真分析。研究结果表明:显著的水平应力场、邻近的采动应力场与劣化的围岩稳定性三重因素的综合作用是制约3205运输巷正常掘进作业的瓶颈。在不同煤柱宽度方案比选过程中,窄煤柱在应对较强水平应力与剪切应力作用时处于劣势。煤柱宽度越大,采动应力场对煤柱及工作面的影响越小,采掘活动更为安全。经过方案比选,最终确立留设煤柱在复杂应力区段的合理宽度为30 m。

    关键词 复杂应力 煤柱宽度 应力场 位移场 数值模拟

  • 回采工作面隐伏构造无线电波透视技术精细化探测研究2020年第4期

    作者:王圣龙

    单位:(中煤科工集团重庆研究院有限公司,重庆市九龙坡区,400039)

    摘 要为查明西山煤电西曲煤矿18401回采工作面影响开采的隐伏地质构造,为工作面的安全开采提供准确的物探地质资料,基于矿井无线电波透视理论,对18401工作面采用非均匀间隔观测系统进行无线电波透视探测,采用非均匀网格观测系统对回采工作面发射点和接收点进行加密布置,提高射线的覆盖密度,多次叠加提高信噪比。结果表明,针对回采工作面巷道边界未揭露、地质构造分布不明的情况,根据现场条件灵活采用非均匀间距观测系统,可以取得高精度的探测结果,提高工作面隐伏构造的探测精度。

    关键词 无线电波透视 隐伏地质构造 非均匀间隔 探测精度 回采工作面

  • 水平裂缝对坚硬顶板失稳破断的影响规律研究2020年第4期

    作者:王海洋1 周宴民1 孙 凯2 夏彬伟3 李寿龙4 刘成武5

    单位:(1.重庆交通大学土木工程学院,重庆市南岸区,400074;2.山东省煤炭泰山疗养院,山东省泰安市,271000;3.重庆大学煤矿灾害动力学与控制国家重点实验室,重庆市沙坪坝区,400030;4.安徽省职业病防治院职业卫生技术服务中心,安徽省合肥市,230022;5.陕西煤业化工集团孙家岔龙华矿业有限公司,陕西省榆林市,719314)

    摘 要为了研究水力压裂形成水平裂缝后坚硬顶板的失稳破断规律,基于材料力学和关键层相关理论,结合数值模拟,对含水平裂缝坚硬顶板的变形破坏特征和失稳破断机制进行了研究。结果表明:当坚硬顶板存在水平贯穿裂缝时,无论上位与下位岩层是否发生同步运动,坚硬顶板的破断步距均小于其初始极限跨距。存在水平贯穿裂缝的坚硬顶板及其上覆岩层,会形成拉压复合破坏区,更易于发生失稳破坏。坚硬顶板块体咬合点区域的拉压复合破坏作用是造成块体局部失稳、回转加剧和整体破断的主要原因。

    关键词 水力压裂 坚硬顶板 水平贯穿裂缝 破断步距 裂缝面

  • 孤岛工作面沿空巷道支护技术研究与应用2020年第3期

    作者:张照允

    单位:(兖州煤业股份有限公司兴隆庄煤矿,山东省济宁市,272102)

    摘 要 孤岛工作面受邻近采空区采动影响,沿空巷道破坏变形严重,对工作面掘进和回采影响较大。兴隆庄煤矿在10304孤岛工作面两巷掘进过程中采用提高锚杆预紧力、增加帮部皮带梯、使用增大型锚杆螺帽提高支护体系护表面积,二次支护使用浆锚杆(索)增加小煤柱承载能力,支护效果良好,巷道变形破坏得到有效控制。

    关键词 孤岛工作面 沿空巷道 支护技术

  • 工作面运输平巷超前支护技术优化研究2020年第3期

    作者:姜明伟 王子君 戴星航 陈忠越

    单位:(辽宁石油化工大学矿业工程学院,辽宁省抚顺市,113001)

    摘 要 针对工作面运输平巷受上覆岩层自重应力和工作面采动形成的超前支承压力影响条件下的顶板控制问题,以晋能集团四通煤业205工作面运输平巷超前支护为工程背景,采用数值模拟方法分析了单体液压支柱与迈步式液压支架对工作面运输平巷超前支护效果的影响。通过对两种超前支护方式下工作面运输平巷应力分布规律及位移变化规律的分析,得出单体液压支柱支护时巷道围岩最大变形速率是迈步式液压支架支护时的两倍左右,为回采工作面运输平巷推广使用迈步式液压支架进行超前支护提供了可靠依据。

    关键词 超前支护 超前支承压力 迈步式液压支架 采动影响 变形速率

  • 井下综合物探技术探测隐伏小煤窑采掘范围研究2020年第3期

    作者:江微娜1,2 雷凯丽1,2

    单位:(1.中煤科工集团重庆研究院有限公司,重庆市九龙坡区,400037;2.瓦斯灾害监控与应急技术国家重点实验室,重庆市沙坪坝区,400039)

    摘 要 小煤窑肆意采掘形成杂乱无序的采空区,对煤矿采掘工作面形成重大安全隐患。为了达到准确探测的目标和靶向性治理,探讨了矿井瞬变电磁法、四极测深法和矿井地质雷达法的基本原理,分析了存在隐伏小煤窑采掘情况时地层的地球物理响应特征,提出了3种物探方法相结合的井下综合物探技术,对团柏煤矿2个隐伏小煤窑井筒及采掘范围进行探测研究,并对探测结果进行了分析解释并得到钻探验证。应用表明,利用井下综合物探技术有效地探测了隐伏小煤窑井筒位置及其采掘范围,达到了对隐伏小煤窑采掘范围的多方法佐证、高精度综合探测效果,为后期针对性地治理小煤窑采空区提供可靠的技术保障。

    关键词 矿井瞬变电磁法 四极测深法 矿井地质雷达法 隐伏小煤窑 采掘范围

  • 刮板输送机圆环链故障检测方法研究2020年第2期

    作者:原长锁1 卢明立2 闵令江2

    单位:(1.国家能源神东煤炭集团,陕西省榆林市,719315;2.连云港天明装备有限公司,江苏省连云港市,222002)

    摘 要 基于ANSYS有限元软件,对刮板输送机链牵引过程中链轮和圆环链的受力特性进行了分析,介绍了圆环链故障检测装置和无线采集系统配置,详细阐述了圆环链故障检测方法和应用实施方案。检测结果表明,圆环链故障检测方法以驱动链轮齿根和圆环链受力变化规律为依据,基于先进无线传感技术实时对刮板输送机圆环链故障进行预警,能够避免因链条故障造成设备严重损坏事故。

    关键词 刮板输送机 圆环链 故障检测 信号采集

  • 李堂煤矿薄煤层开采沿空留巷技术研究与应用2020年第2期

    作者:孙秋荣1 胡鑫印2

    单位:(1.江苏建筑职业技术学院,江苏省徐州市,221116;2.昆山市建设工程质量检测中心,江苏省苏州市,215337)

    摘 要 为提高薄煤层回收率和改善采掘接替紧张关系,以李堂煤矿9-2薄煤层92102轨道巷为工程背景,采用FLAC3D数值模拟,研究不同宽度条件下充填支护墙体的应力和巷内塑性区分布,确定合理的巷内支护参数和巷旁支护参数,并进行了工业性实践。现场测试得到了92102轨道巷围岩变形规律。通过矿压监测结果分析,得出该留巷围岩的变形规律,李堂煤矿92102轨道巷沿空留巷所采用的巷旁充填方案在技术上可行,满足工程实践要求。

    关键词 沿空留巷 巷旁支护 巷内支护 薄煤层 高水速凝砂浆材料

  • 露天煤矿井工采空区火区磁法探测研究2020年第2期

    作者:王 禹1 宋子岭2 刘 峰3

    单位:(1.山西工程职业学院,山西省太原市,030031;2.辽宁工程技术大学环境科学与工程学院,辽宁省阜新市,123000;3.中煤平朔集团有限公司,山西省朔州市,036006)

    摘 要 由于早期的小煤窑不规范开采,露天煤矿内形成了许多不规则的采空区,残煤自燃造成的采空区高温易引起爆破器材自爆等危害。准确确定采空区位置及属性、采空区内火区位置,对规避露天矿安全风险十分重要。通过分析煤层着火机理和特征,提出利用磁法探测火区的物探方法。利用傅氏变换的褶积转换原理对火区的磁异常进行解释。用加拿大GSM-19T型质子磁力仪对安家岭露天煤矿首采区3 km2的重点区域进行了火区探测,分析了首采区19个磁异常点,通过综合分析确定了疑似火区,与实际相符,钻孔验证了磁法探测火区的可靠性。

    关键词 露天煤矿 采空区 火区探测 磁法探测